Akkuteollisuuden haasteet nyt ja tulevaisuudessa

Globaali sähköistymisen trendi etenee vauhdilla, ja uusia akkutehtaita on rakenteilla Eurooppaan useita. Myös useita investointisuunnitelmia akkujen ja akkukemikaalien valmistukseen on julkaistu. Matkapuhelimien ja kannettavien tietokoneiden ohella akkuteknologiaa on tuotu viime vuosina yhä enemmän osaksi sähköisiä ajoneuvoja ja työkaluja. Luonnollisesti akkubuumi lisää merkittävästi akkumineraalien tarvetta ja toisaalta myös sekundääriraaka-aineiden rooli akkuarvoketjussa tulee korostumaan lähivuosina. Euroopan Unionissa akkuteollisuuden buumiin herättiin varsin myöhään, mutta vauhdilla ja usealla rintamalla. Erilaisia akkumineraaleihin ja laajemmin akkuarvoketjuun liittyviä yhteistyöverkostoja on rakennettu nopeaan tahtiin. Näistä uusimpana mainittakoon BEPA eli Batteries European Partnership -verkosto.

Akkuarvoketjussa erityisesti akkukemikaalien ja -kennojen valmistuksessa Aasian maat (ensin Japani, sittemmin Etelä-Korea ja Kiina) ovat toimineet pitkään liiketoiminnan vetureina, mutta myös EU:ssa teollinen liiketoiminta akkuarvoketjussa on vahvistunut merkittävästi viimeisen kahden vuoden aikana. EU:n sisällä on jo rakenteilla ja suunnitteilla useita akkutehtaita, jotka pääosin sijoittuvat Keski-Eurooppaan. Lisäksi akkumineraalien jalostukseen ja akkukemikaalien valmistukseen keskittyviä tehtaita ja tehdassuunnitelmia on useita. Viime aikoina erityisesti naapurimaamme Ruotsi ja Norja ja siellä toimivat yritykset ovat olleet aktiivisia toimijoita akkuarvoketjussa. Merkittävin tähän liittyvä investointi on Northvoltin Skellefteåhon rakenteilla oleva litiumioniakkutehdas.

Akkujen kasvava tarve lisää lähivuosina merkittävästi sekä neitseellisten akkumineraalien että kierrätysmateriaalien tarvetta. Nämä sekundäärimateriaalit eivät kuitenkaan yksistään riitä kattamaan edes nykyistä akkumateriaalien tarvetta. Tulevaisuudessakin tarvitsemme siis vastuullista ja kestävyyden kriteerit täyttävää akkumineraalien kaivos- ja rikastustoimintaa. Usein kestävyyteen liittyvissä keskusteluissa nostetaan esille akkumetalleista koboltti, sen saatavuus ja erityisesti eettiset näkökulmat koboltin jalostusketjuun liittyen. Koboltti on saanut ehkä liikaakin näkyvyyttä tässä suhteessa, koska jo nykyisissä litiumioniakuissa koboltin käyttö on varsin vähäistä ja se vähenee merkittävästi uusien NMC-kemioiden ja myöhemmin täysin kobolttivapaiden kemioiden myötä. Lisäksi koboltti saadaan litiumioniakuista kierrätettyä hyvin tehokkaasti, kuten myös nikkeli. Pieniä litiumioniakkuja on kierrätetty Suomessakin jo reilun 15 vuoden ajan nikkelin ja koboltin kierrättämiseksi. Lisäksi tulevaisuuden akkuteknologiat muuttuvat ja tulevat muuttamaan myös näiden akkumetallien tarvetta ja kysyntää.

Akkumineraalien kysynnän kasvu edellyttää raaka-aineiden hyvää saatavuutta ja erityisesti se haastaa vastuullisen tuotannon vaiheita aina kestävästä raaka-ainetuotannosta vastuulliseen ja ympäristöystävälliseen jalostukseen, akkujen valmistukseen ja materiaalien optimoituun kierrätykseen saakka. Tämä mahdollistaa erityisesti akkumineraalirikkaalle Suomelle vahvan kilpailuasetelman ja jopa pidempien akkuarvoketjujen rakentumisen Suomeen.  Perinteisten litiumioniakkujen rinnalle uusina tulevaisuuden akkuteknologioina ennustetaan mm. virtausakkujen, Li-S- ja Li-ilma-akkujen, sinkki-ilma-akkujen ja natriumioniakkujen tulemista osaksi energianvarastointia. Uudet akkuteknologiat ovat koboltti- ja nikkelivapaita. Lisäksi energianvarastointiin ennustetaan myös muita teknologioita, kuten vetyteknologian voimakasta kasvua lähivuosina.

Uudet teknologiat ovat kuitenkin vasta tulossa, ja sen vuoksi tarvitaan paljon kehittämistoimia nykyisten akkujen kestävyyden parantamiseksi. Akkumetallien lisäksi katse kannattaisi suunnata myös nykyisiin kennonvalmistusprosesseihin, joissa tyypillisesti käytetään myrkyllisiä liuottimia ja fluoripitoisia sideaineita tai elektrolyyttisuolaa. Nämä yhdisteet vaikeuttavat kierrätystä ja ovat vaarallisia ympäristölle ja ihmisille. Omassa tutkimuksessamme olemme viime aikoina keskittyneet uusiin kennonvalmistusmenetelmiin. Samalla olemme voineet korvata muun muassa haitallista NMP-liuotinta sekä sideaineita uusilla materiaalivalinnoilla kuitenkaan heikentämättä itse akkukennon toimintaa. Tällaisen nykyistä vihreämmän kennonvalmistusteknologian toivoisi siirtyvän myös lyhyellä aikavälillä yhä useamman akkutehtaan tuotantoon.

Kirjoittaja Ulla Lassi on Oulun yliopiston Teknillisen tiedekunnan professori ja Kestävän kemian tutkimusyksikön johtaja.

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin